Оборудование цеха сушки барды DDGS спиртового завода

 

Утилизация послеспиртовой барды методом сушки.

 

Как указывал В.Г. Чусов в своем учебнике издательство Пищепромиздат за 1950 год в России уже в 1939 году проходили первые конференции по сушке послеспиртовой барды на спиртовом заводе. В настоящее время технологическая цепочка утилизации послеспиртовой барды, предлагаемая многими поставщиками, не изменилась. Качественно изменились только отдельные единицы оборудования для обезвоживания и сушки. Тем не менее, прочитав эту статью, можно получить общее представление о технологическом процессе сушки барды до стандарта DDGS.

 

Схема сушки барды

 

В цехе для сушки барды спиртового завода выходящую из аппарата зерно-картофельную барду обезвоживают фильтрацией, центрифугированием, выпариванием и сушкой.

Барда из брагоректификационного аппарата имеет влажность 90—95%, а в бардосушильном цехе она обезвоживается до 10—12% влажности. Таким образом, с каждых 100 кг зерно-картофельной барды приходится удалять влаги:

 

 W= 100 · (1 – Вн / Вв),кг

 

W — количество влаги, удаляемой  из каждых 100 кг све­жей зерно-картофельной барды,

Вн— начальное содержание сухих веществ в барде, в %,

Вв— конечное содержание сухих веществ в барде, в %.

 

Из приведенной формулы видно, что обезвоживание зерно-картофельной барды связано с выделением большого количества влаги, на  что приходится  расходовать значительное  количество пара, электроэнергии и т.д.

Однако бардосушение дает возможность полностью использо­вать все питательные вещества и кормовую ценность барды, а также длительно ее сохранять.

Сухая барда с влажностью 10—12% может храниться несколько лет.

Примерная схема построенных при спиртовых заводах бардо-сушильных цехов представлена на рисунке ниже. Барда из аппаратного цеха спиртового завода центробежным насосом перекачивается в бардосушильный цех в перемешиватель 7, откуда насосом  2 подается на наклонное сито 3 и на фильтр 4 или на барабанное сито.

На ситах происходит частичное обезвоживание барды с разделением ее на фильтрат и влажную дробину. Фильтрат собирается в перемешиватель 5, откуда подается насосом 6 на решоферы 7, а дробина по желобчатой течке шнеками 10 подается на сушилки 77.

В решофере первой группы фильтрат подогревается бардяным паром первого корпуса выпарки до температуры приблизительно 85° и в решофере второй группы острым паром подогревается до температуры кипения фильтрата в первом корпусе выпарки.

 

Увеличить

Из решофера барда поступает в трехкорпусную выпарку 8, где она последовательно проходит три корпуса и упаривается до содер­жания сухих веществ в 30—45%.

Первый корпус выпарной установки для барды обогревается паром давлением в 2—3 ати, а последующие корпуса выпарной установки — бардяным паром от предыдущих корпусов.

Часть пара, выделяющего в первом корпусе, отбирается на пер­вую группу решоферов.

На пароотводных трубах между отдельными корпусами выпар­ки устанавливают ловушки 9 для улавливания частиц барды и воз­вращения их обратно в выпарку.

Пар из последнего корпуса выпарной установки идет в барометрический конденса­тор 26, так как выпарка работает под вакуумом.

В барометрическом конденсаторе бардяные пары конденсиру­ются холодной водой, подаваемой в верхнюю часть конденсатора. Смесь конденсата и охлаждающей воды стекает из конденсатора вниз и по барометрической трубе высотой в 10—12 метров попадает в баро­метрический ящик, откуда идет на сброс в канализацию.

Для отсасывания из конденсатора несконденсировавшихся га­зов и поддержания постоянного разрежения на выпарке устанавливают вакуумнасосы 28.

Конденсат из греющих камер решоферов и корпусов выпарок отводится через конденсационные горшки в сборники. Конденсаты острого пара большей частью чистые и их надо направлять на питание паровых котлов, а конденсаты от бардяных паров отно­сятся к загрязненным водам.

Из последнего корпуса выпарной установки упаренный фильтрат откачи­вается специальным насосом 23 или для этой цели устанавливают два сборника, поочередно отключаемые от выпарки для откачки плунжерным насосом упаренного фильтрата на сушилку.

Сушилки 11 и 16 устанавливаются в две последовательные группы, причем вторая группа сушилок может быть паровой.

В первой группе сушилок влажная, около 70% дробина с прес­сов и центрифуг с помощью передаточных и распределительных шнеков передается в первую группу сушилок, где подсушивается дымовыми газами до влажности 30%.

Выйдя из первой группы сушилок, подсушенная барда через выгрузной шнек 12 и норию 13 попадает в шнек-смеситель 14, куда наклонным скребковым транспортером через электромагнит­ный аппарат направляется из дробилки 20 барда и упаренный фильт­рат из выпарной установки; смесь по течкам направляется на вторую группу сушилок, где высушивается до 10—12% влажности.

Высушенная барда из сушилки шнеками 17 и нориями 18 по­дается на бураты 19 для отделения комков. Комки по течке попадают в дробилку 20 и на наклонный скребковый транспортер, а просеянная барда через шлюзовой затвор 21 пневматически транспортируется через циклон-отделитель 29 и бункер 30 в склад сухой барды, где брикетируется на прессах 31 и складывается в штабели для хранения.

Для создания необходимой скорости течения газов в сушильных барабанах над ними устанавливают вытяжные устройства, которые направляют отработанные в сушилке газы в циклоны.

В циклонах оседают унесенные из сушилки газами частицы бар­ды, которые по течке направляются в сборник, а очищенные газы уходят в атмосферу.

Конференция по бардосушению в 1939 году, учитывая недостат­ки существующих схем бардосушилок, утвердила несколько иную схему с нейтрализацией и осветлением фильтрата барды.

На выпарной станции, могущей работать как под давлением, так и под разрежением, устанавливают выпарные аппараты с выносной поверхностью нагрева и принудительной циркуляцией.

Барду возможно сушить в башенной сушилке, работающей по принципу противотока с позонным подводом отходящих газов и газов от специальной топки.

 

 

Основная аппаратура цеха для сушки барды

 

По характеру отдельных операций и оборудования цех для сушки барды делится на следующие основные отделы:

 а) фильтрационный,

б) выпарной,

в) сушильный,

г) нейтрализации,

д) очистки,

е) брикетирования.

 

Фильтрационный отдел

 

Фильтрацией барды достигается механическое разделение бар­ды на фильтрат и дробину. В зависимости от применяемых для этой цели аппаратов получается большая или меньшая степень разделе­ния.

Для отделения от барды взвешенных частиц применяются си­та — наклонные и барабанные, прессы — валковые и дисковые, а также декантерные центрифуги и дополнительные сепараторы.

 

Наклонные и барабанные сита. Наклонные и барабанные сита устанавливаются перед прессами и служат для предварительного отделения фильтрата от дробины барды.

Барда на сита поступает влажностью 90—96% и выходит в виде дробины барды с влажностью 80% и жидкой барды с влаж­ностью 92—98%.

Наклонное сито представляет собой наклонный скребковый транспортер шириною 750 мм, в котором дно устраивается неспло­шным, а ситчатым. Под ситчатым дном устраивается глухое днище для отвода прошедшей через сита жидкой барды. Барда по­ступает на наклонное сито сверху и планками скребка передвигается по желобу книзу. Фильтрат барды при этом проходит через отверстия сит и собирается в приемнике бункерного типа, откуда выводится самотеком через отводный штуцер.

Сита устанавливаются с диаметром отверстий двух размеров: вверху 0,7 и внизу 0,84 мм.

Угол наклонного сита равен приблизительно 35°.

Вращающиеся барабанные сита состоят из укрепленного на валу конуса, изготовленного из медного дырчатого листа. Вал опи­рается на два подшипника и приводится в движение от мотора через редуктор или от трансмиссии. Внутри дырчатого барабана имеет­ся спираль, проходящая по всей его длине. Благодаря спирали при вращении барабана барда может продвигаться по ситчатой поверх­ности вдоль оси барабана. Сверху барабан закрыт цилиндрическим кожухом. Кожух внизу имеет два выходных отверстия: одно для дробины и другое для фильтрата. Вверху кожух имеет отверстие для вентиляции. Для того, чтобы фильтрат не смешивался в кожухе с дробиной, у широкого выходного конца барабана устроена пере­городка, закрывающая нижнюю часть кольцевого пространства между барабаном и кожухом.

Барда поступает во входной узкий конец конусного сита. Попав на вращающуюся ситчатую поверхность, барда отдает фильтрат, который проходит через сито, собирается в нижней части кожуха и уходит через устроенное для этой цели отверстие. В то же время барда, продвигаясь, отдает по мере своего продвижения по спирали все большее количество фильтрата и, достигнув выходного отвер­стия барабана, выбрасывается в специальный отвод для дробины, устроенный в кожухе.

В табл. 21 приведены технические данные о барабанном сите по проекту Гипроспирта.

 

Таблица 21. Барабанное сито

Количество перерабатываемой барды за 1 час (в м3)	Число об/мин.	Габариты в мм			Размеры барабана в мм
					диаметр		длина	Размеры отверстий сита
		длина	ширина	высота	со сторо­ны входа продукта	со сторо­ны выхо­да про­дукта		диаметр	3
12	25—30	4300	1384	1550	500	1 100	3000	0,7	1,4

 

 

Преимуществами вращающегося сита являются компактность установки, простота устройства и надежность действия, вследствие чего этот аппарат в последнее время предпочитают наклонному.

 

 

Вальцовый пресс для нативной барды. На вальцовом прессе удаляют жидкую барду из дробины, поступающей с сит. Отсюда отжатая барда выходит с влажностью 70% и жидкая барда с влажностью 92—94%.

Вальцовый пресс (рис. 100) представляет собой систему из четы­рех пар отжимных вальцов А, между которыми проходит бесконеч­ная ситчатая поверхность, монтируемая на стальной приводной ленте, состоящей из дырчатых листов. Лента перекинута через два шестигранных вращающихся барабана Б к В.

 

Для регулирования зазоров между нижним и верхним валь­цами над каждой парой вальцов устанавливается прижимное приспособление, с помощью которого верхний вал может быть приподнят или опущен. Прижим верхнего вальца производится с помощью пружины, которая служит предохранителем на случай по­падания в барду крупных твердых примесей.

 

 

Расстояние между верхним и нижним вальцами для каждой пары вальцов разное; оно уменьшается по мере прохождения барды к выходу. Устанавливаются эти зазоры в зависимости от состава барды. Так, для кукурузной барды зазоры для первой пары валь­цов — приблизительно 9,5 мм, для второй пары—6,5 мм, для треть­ей — 3,3 мм, для четвертой — 0,8 мм. Монтируется пресс на же­лезной станине.

С наклонного или барабанного сита барда поступает в приемную воронку Д, распределяется по движущейся ситчатой поверхности, и отжатая, выходит с противоположного конца.

Проходя последовательно вальцы, барда, благодаря все умень­шающемуся зазору между вальцами, все больше и больше отжи­мается и выходит с требующейся влажностью. Приставшая к ситча­той поверхности отжатая барда скребками счищается и напра­вляется в сборники.

Под вальцами устраивается приемное коническое корыто, в которое стекает прошедшая через сита жидкая барда.

Жидкая барда отводится через течку для дальнейшего обезвоживания.

 

В табл. 22 приведены технические данные о вальцовом прессе по проекту Гипроспирта.

 

Таблица 22. Вальцовый пресс для барды.

Производительность по количеству отжатой дробины (в т)	Габариты (в мм)			Диаметр вальцов (в мм)		Скорость конвеерной ленты (м/мин)	Общий вес пресса (кг)
	длина	ширина	высота	верхних	нижних
1,5—1,8	2925	1835	1912	300	244	2,45	4067

 

 

 

Дисковый пресс. Дисковый пресс (рис. 101), как и вальцовый пресс, предназначается для непрерывного отжатия дробины барды, поступающей из сит. С помощью дискового пресса содержание сухих веществ в дробине барды можно довести до 35—30%.

Пресс состоит из двух разъемных половинок кожуха 1 с загру­зочным бункером 2. Внутри кожуха имеются наклонно насаженные на горизонтальную ось два диска 3 (см. рис. 101 б). Для прижатия дисков служат упорные вращающиеся конические валики 4, уста­новленные внизу с двух сторон кожуха.

Барда загружается в наиболее широкое пространство между дис­ками, а отжатая барда удаляется через противоположный, сужен­ный конец.

Для удаления фильтрата барды из пресса в нижней части кожуха имеется шесть отверстий и приливы для подвода промывной воды. На диски крепятся шесть секций медных сит.

Привод дисков осуществляется через горизонтальный вал с помощью мотора, который через ременную передачу и трансмис­сионную коробку скоростей передает вращение редуктору. От ре­дуктора через соединительную муфту приводятся в движение две шестерни, а от последних—зубчатые колеса дисков 3. Монтируется пресс на железном каркасе.

 

 

Таблица 23 Дисковый пресс

№ пресса	Габариты (в мм)			Производитель­ность по отжатой дробине (в т/час)	Потребная мощность (в л. с.)	Вес (в кг)
	длина	ширина	высота
1	2743	1499	1905	40,0—5,0	7,5	7500
2	2044	1245	1889	2,0-2,5	5,0	4727
3	1 575	813	1334	1,0—1,25	3,0	2545

 

 

Центрифуга. Центрифуги (рис. 102) служат для разделения фильтрата барды, прошедшего через сита и прессы для дальней­шего его обезвоживания.

 

 

Центрифуга, на которой разделение жидкого фильтрата происходит по принципу использования центробежной силы, относится к центрифугам полунепрерывного действия.

На центрифугах фильтрат барды разделяется на жидкий фильт­рат, с содержанием сухого вещества 2—8%, и шламм, содержащий сухих веществ 30%.

Барабан А со сплошными стенками для механической прочности снаружи охвачен расположенными по высоте металлическими коль­цами Б. Внутри барабан разделен рядом кольцевых перегородок В на несколько отделений. В кольцевых перегородках имеется по нескольку отверстий диамет­ром 10 мм для передвижения барды вверх.

Барабан насажен на вертикальный вал Г, приводимый во вращение от электромотора.
Для выгрузки шламма из сепа­ратора служат отверстия Е в наружном кожухе барабана Д и
в самом барабане. Сбоку на ко­жухе сепаратора монтируется сливное сопло, регулируемое
маховичком с помощью каретки.
Для разгрузки центрифуги пользуются разгружателем со скребком, который с помощью рукоятки Р может быть пере­мещен по высоте в разные отделения барабана. Подача, барды происходит через спускное отверстие С, регулируемое задвижкой У.

Отделившаяся жидкая барда после прессов загружается в центри­фугу по спускному устройству при половинном числе оборотов ба­рабана центрифуги.

После того, как продукт равномерно распределился по отделени­ям, барабану придают полное число оборотов; благодаря развиваю­щейся при этом центробежной силе, происходит разделение барды на два слоя. Один из них, прилегающий к стенке барабана, содер­жит больше шламма, а другой, более жидкий, передвигается на­верх, откуда попадает в сливное сопло и направляется в спускную коробку.

Окончив центрифугирование, число оборотов барабана снова уменьшают и с помощью выгружателя скребком счищают пристав­ший к стенкам шламм и сбрасывают его в разгрузочное отверстие. Окончив разгрузку, вновь открывают задвижку на спускном приспособлении и загружают центрифугу.

Таким образом, работа центрифуги происходит в порядке чере­дующихся циклов загрузки, центрифугирования и разгрузки.

В таблице 24 приведены основные технические данные о центрифуге.

 

Таблица 24

 

 

Оборот барабана в зависимости от состава барды составляет 25—30 мин., из которых набор скорости занимает 1 мин., рабочий период —20—25 мин. и разгрузка барабана —3—5 мин.

Эффективность действия центрифуги различна для разных видов барды. При кукурузной барде на сепараторе отделяется до 90— 95% всех взвешенных в фильтрате сухих веществ, в то время как при ржаной барде отделяется всего 60% взвешенных веществ.

 

Выпарная станция

На выпарной станции бардосушильного завода устанавливаются решоферы для подогрева фильтрата барды и выпарные аппараты для выпаривания фильтрата барды и его сгущения.

 

 

Решоферы. Решоферы предназначаются для подогрева фильтра­та перед поступлением его в выпарной аппарат до температуры ки­пения в этом корпусе выпарки.

Решофер состоит из цилиндрического корпуса с вальцовыми обо­гревательными вертикальными трубками.

Корпус решофера имеет верхнюю и нижнюю крышки коробча­той формы с перегородками, позволяющими разделить систему обогревательных трубок на группы, образующие несколько после­довательных ходов для фильтрата барды. Греющий пар поступает в междутрубное пространство.

Решоферы, как подогреватели фильтрата барды, оказались не совсем удачными конструкциями, они часто загрязняются, забиваются, что вызывает необходимость останавливать работу для очистки. Чтобы не нарушать по этой причине режима работы вы­парной установки, число решоферов приходится устанавливать больше расчетного, с учетом выключения на чистку.

Расчет решофера производится по общеизвестной методике рас­чета теплообменного аппарата.

 

 

Выпарной аппарат. Выпарной аппарат имеет решающее значе­ние для бесперебойной работы выпаривания фильтрата барды. Практика эксплуатации существующих бардосушильных цехов на спиртовых заводах показала непригодность секционных конструк­ций выпарных аппаратов с циркуляционными трубами. Подобные аппараты работают с низким коэфициентом теплопередачи и в них быстро загрязняется теплопередающая поверхность трубок что нарушает бесперебойную работу бардовыпарной установки, сильно снижает производительность и достижимую концентрацию упаренного фильтрата, к тому же требует частой остановки для чистки.

Эту конструкцию решено заменить аппаратом с выносной по­верхностью нагрева и, желательно, с применением циркуляционных насосов для принудительной циркуляции, чтобы иметь скорость продвижения упариваемого раствора фильтрата барды в обогре­вательных трубках 1,5—3 м/сек.

Наиболее приемлемой, но далеко от совершенной, конструкцией выпарного аппарата считается выпарной аппарат принудительной циркуляции с выносной поверхностью нагрева, отдельным сепара­тором, с конусной осадительной камерой.

Циркуляции выпариваемого раствора осуществляются прокачиванием его через нагревательную камеру с помощью центробежного насоса низкого давления большой производительности, про­порциональной кратности циркуляции.

Выпариваемый фильтрат барды циркуляционным насосом про­качивается снизу вверх через трубчатую нагревательную камеру, откуда по трубопроводу попадает в сепаратор на отражательный конус. Для того, чтобы устранить кипение фильтрата в нагрева­тельных трубках, снижающее коэффициент теплопередачи, трубо­провод имеет некоторую высоту между верхом нагревательных тру­бок и входом в сепаратор. Нижняя часть сепаратора служит в ка­честве отстойника, а отводная трубка начинается в центре отбойного конуса сепаратора на высоте одной трети от нижней кромки конуса. Осадок из конусной осадительной камеры периодически удаляется через кран, устанавливаемый внизу этой камеры.

Недостаток выпарки с принудительной циркуляцией — в необ­ходимости иметь циркуляционные насосы, которые расходуют боль­шое количество энергии и усложняют комплектность выпарного аппарата. Поэтому заслуживает внимания конструкция выпарных аппаратов с механическим перемешиванием выпариваемого филь­трата барды.

При конструировании выпарного аппарата для упаривания фильтрата барды следует учитывать, что выпариваемый раствор вследствие своей кислотности относится к агрессивному продукту, сильно коррозирующему металл выпарки и к тому же обладающему способностью при понижении температуры сильно увеличивать вязкость и быстро забивать запорные приспособления или неудачно смонтированные переходы, закругления коммуникации.

 

Составление материального баланса и определение времени выпаривания барды.

 

Обозначим:

G — вес фильтрата барды, поступающей на выпарку, в кг,

В — ( кг сухих веществ / кг исходного фильтрата барды ) · 100 — начальная исходного фильтрата барды в %

 

 

///

/

/

Сушильный отдел. Сушку барды производят в газовых сушилках горячими топочными газами, в паровых сушилках с помошью пара низкогодавления.

Газовая и паровая бардосушилки. Наиболее распространен для сушки барды на существующих бардосушильных заводах вращающийся сушильный барабан , изготовляемый нашими машиностроительными заводами. Внутри цилиндроконического горизонтального вращающегося барабана в передней части имеются винтовые лопасти и вставная система перегородок, образующих с торцевых концов ячейки. На выходном конце барабана на дополнительной царге устанавливается подпорный диск. Вращается барабан на ободе на подвижных роликах, монтируемых на желез­ных рамах. Диаметр барабана 2,5 м, длина — 12 м; число оборотов - 0,5 — 1,5 в минуту. При­вод осуществляется от мотора через редуктор зубчатой передачи ко­леса, насаженного на ободе барабана. Про­дукт — смесь упарен­ного фильтрата и дро­бины барды через верх­нее загрузочное при­способление подается на винтовые лопасти, ко­торыми передвигаются по ячейкам. При этом газы обмывают барду, пересыпающуюся при вращении барабана из ячейки в ячейку. Выход барды регулируется под­порным диском, а отра­ботанные газы вытяж­ным устройством уда­ляются через циклон наружу.

Во избежание большого выноса частиц барды скорость газов при выходе из барабана сушилки допускается не выше — 23 м/сек.

Для правильной работы газовой сушилки большое значение имеет степень наполнения их объема бардой. Коэфициент наполнения для них колеблется в пределах 10%. При работе сушилки надо добиваться максимально допустимого коэфициента наполнения, так как от этого зависит ее производительность. Производительность сушильных барабанов определяется напряжением барабана по влаге, т.е. количеством испаряемой влаги в 1 час в расчете на 1 м³ объ­ема барабана. Кроме коэфициента наполнения и числа оборотов, производительность барабана во многом зависит от температуры газов. При сушении барды можно допускать температуру газов до 450—500°. При нормальном коэфициенте наполнения в этих усло­виях можно получить напряжением барабана до 80—100 кг/м³.

Сушилки с топочными газами в случае содержания сернистого ангидрида подвергаются значительной коррозии, вследствие чего получается барда, содержащая большое количество железа, пре­вышающее нормы.

В технологической схеме бардосушения для уменьшения кор­розии металла предполагается нейтрализовать барду с помощью извести. Схема усматривает установку башенных сушилок конст­рукции Найденова (См. рисунок). Сушилка представляет собой кир­пичную башню, разделенную по высоте несколькими горизонталь­ными перегородками, изготовленными из кислотоупорного чугуна. На перегородках барда передвигается с помощью скребков, укреп­ленных на вертикальном вращающемся валу.

Газовые сушилки с непосредственным смешением газов котельной не дают хорошего качества продукта, так как загрязняют его уносом и золой. Поэтому применение в качестве теплоносителя топочных газов требует обязательного тщательного их очищения.

Кроме газовых сушилок, применяются паровые трубчатые сушилки для барды с тепло­обменом через поверхности обогрева. Паровая трубчатая сушилка для барды имеет вра­щающийся барабан длиной 9 м и диаметром 1,8 м, 48 труб диамет­ром 112 мм. Барабан делает 4 об/мин. Потребная мощность для рабо­ты сушилки 5 л. с. Проходящий через сушилку воздух нагревает­ся до 75—80°, степень насыщения его влагой достигает 90—95%. Время пребывания барды в барабане 20—25 мин. Производитель­ность паровой трубчатой сушилки для барды при употреблении пара с температурой 165° состав­ляет 1800 кг испаренной влаги в час. С 1 м² поверхности труб может быть испарено влаги из барды 10—12 кг/час.

Описанная выше паровая сушилка предназначена для высуши­вания отжатой дробины барды.

При высушивании упаренного фильтрата барды в качестве су­шилки может быть применена паровая вальцовая сушилка для барды. Кон­струкция вальцовой сушилки состоит из одного или двух медленно вращающихся в корыте полых барабанов, обогреваемых внутри па­ром. Барабаны орошаются сверху или снизу концентрированным упаренным фильтратом барды, но могут быть частично погружен­ными в корыто, куда непрерывно поступает упаренный фильтрат.

При вращении вальцов на их поверхности образуется тонкая пленка высушиваемого фильтрата барды, которая высыхает на протяжении 0,75—0,9 одного оборота вальцов и снимается с них с помощью скребков с регулируемой установкой.

Высушенный фильтрат барды отводится с помощью шнекового или пневматического транспортера.